[其他]回收金屬和金屬合金的方法和裝置

無效

• 申請號: 87107197
• 申請日: 1987-10-30
• 公開（公告）號: CN87107197A
• 公開（公告）日: 1988-08-10
• 發明（設計）人: 埃里克·奧塔斯奇拉格;沃納·L·凱普林格
• 申請（專利權）人: 奧地利鋼鐵聯合企業阿爾帕股份公司
• 主分類號: C22B5/10
• 分類號: C22B5/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 全菁,吳大健

本發明涉及回收金屬或金屬合金，尤其是鐵合金的方法，以及實施此方法的裝置。此方法利用還原性氣體通過一煤床形成還原區將金屬氧化物還原。

在EP-A-0174，291中描述了一種熔化某些細粒有色金屬氧化礦物，如銅，鉛，鋅，鎳，鈷及錫的方法。該方法中，原料加入熔化氣化還原爐內由煤流化層形成的還原區。金屬氧化物原料通過該還原區后還原成金屬并經熔化氣化還原爐底部收集起來。

EP-A-0174，291說明該方法在溫度低于1000℃以下使金屬氧化物與單質碳反應而還原時是有利的，但用于回收金屬和金屬合金，特別是鐵合金，如鐵鎂，鐵鉻和鐵硅合金時就會出現某些問題。原因是這些合金的氧化物只有在1000℃以上用單質碳作為還原劑時才能回收。在這樣高的反應溫度下，金屬氧化物原料與形成流化層的碳粒子之間的接觸時間較短。

本發明的目的就是為了克服上述缺點和困難并提供一種方法和裝置。這種方法和裝置的初始意圖是要在熔化氣化還原爐中從細粒氧化物中回收金屬和金屬合金。尤其是鐵合金，例如鐵鎂，鐵鉻和鐵硅合金。在這些氧化物中金屬與氧有極強的親合力因而只有在1000℃以上的高溫下才能與單質碳發生還原反應。

為了實現該目的而使用的方法是一由三個固定層組成的煤床：

-底層為脫氣煤（degassed????coal），其下是液態還原了的金屬及熔渣，

-中間層，氧氣或某種含氧氣體通入其中以形成一種高溫還原性氣體，主要由CO組成。在該層上部某一距離處細粒氧化物原料加入其中;

-頂層，碳粒子和氧氣或含氧氣體的燃燒氣體通入其中。

當使用的細粒氧化物原料粒子尺寸達到6mm時比較有利。

適于構成固定床層的煤的粒子尺寸可為5～100mm。特別適宜的是5～30mm。

根據最佳實施例，中間層和頂層的厚度應保持在1～4米之間。

采用本發明方法的又一實施例的特點是從通過還原區的氧氣及前述細碳粒中將粉塵狀的碳粉分離出來后與氧氣或含氧氣體一起通入燒嘴內，這些燒嘴都朝向頂部固定煤層。

從碳顆粒中分離出的廢氣可作為細粒氧化物原料的輸送介質。

所使用的煤最好能在脫氣反應（degassing）之后仍能保持其塊狀特性。因而當煤粒尺寸范圍在5～100mm，尤其是在5～30mm之內時，經過脫氣反應之后而得的煤粒中應至少有50%仍能保持其初始粒度尺寸范圍，即分別在5～100mm或5～30mm之間，其余部分粒度尺寸則小于以上數值。

本發明的方法的優點是它保持了利用化石燃料加熱的鼓風爐還原過程中已知的全部優點，如逆流熱交換，非貴金屬氧化物還原所必須的在固定床中與單質碳進行的冶金反應以及金屬和熔渣的良好分離。煤的焦化或脫氣可在不產生焦油和其它冷凝組分的情況下完成。煤脫氣過程中產生的氣體可用作脫氣煤氣化后形成的還原性氣體的附加還原劑。

在一特殊實施例中，可在一預還原工序中對氧化物原料進行預還原處理。這對于鐵合金的生產特別有利。在該過程中實現原料中氧化鐵組份的還原。

本方法還具有的另一特殊優點是某些非貴重元素如硅，鉻，鎂的還原可在不消耗電能的條件下完成。本發明的方法中煤脫氣所需的能量的調節方法十分簡單。其原因是粒子尺寸不足5mm的顆粒過小的煤粉，隨熔化氣化還原爐的廢氣排出后經分離后又返回含氧氣體的上鼓風區并被含氧氣體氧化而放出熱量。

從煤粒的分解特性試驗可知，煤粒尺寸為16～20mm的部分在預熱至1400℃的反應室內脫氣過程需一小時。反應室的體積為12dm³。在噴入冷惰性氣體冷卻之后對粒子分布進行了測定。

本發明還包括一個用以實現上述過程的裝置。即一帶耐火材料襯里的鼓風爐式的熔化氣化還原爐。其上部有一煤加料口及一排氣管。爐子的側壁開孔穿入碳粉及氧氣或含氧氣體供氣管。爐子下部則設有收集熔融金屬及熔渣的排料口。此裝置的特點是由三個疊加起來的固定床層A、B、C而形成的：

-在底固定床層A及中固定床層B之間的部位設置了氧氣或含氧氣體鼓風環管;

-在該部位以上某一距離處設置細粒氧化物原料環形吹管;

-在該部位以上中固定床層B及頂固定床C之間設置一環形燒嘴以引入碳粒和氧氣或含氧氣體。

顯然，在排氣管道上設置一高溫旋風分離器使廢氣中的碳粉分離出來并使其出灰口與環形燒嘴串連接通是有益的。

在又一特殊實施例中、又一臺高溫旋風分離器與上述旋風分離器串聯。在二者之間的聯接管路上裝設氧化物原料進口裝置。后一臺旋風分離器的出灰口則用輸送管道與氧化物原料環形吹管相連。